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公開番号2024131243
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023041379
出願日2023-03-15
発明の名称表面造形方法及び表面造形装置
出願人国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構,学校法人近畿大学
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類B23K 26/361 20140101AFI20240920BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】深さがナノメートルオーダー又はサブナノメートルオーダーである凹みを表面に造形可能な表面造形技術を提供すること。
【解決手段】表面造形方法(M10)は、酸化アルミニウム及び酸化チタンの少なくとも何れかにより表面が構成されたターゲットに対してパルス状の軟X線レーザを照射する表面造形方法(M10)であって、パターンの細かさに応じて照射波長を1nm以上30nm以下の範囲から選択する波長選択工程(S11)と、前記波長選択工程で選択された照射波長を有する軟X線レーザを前記表面に照射する照射工程(S15)と、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
酸化アルミニウム及び酸化チタンの少なくとも何れかにより表面が構成されたターゲットに対してパルス状の軟Ｘ線レーザを照射することによって、前記表面にパターンを造形する表面造形方法であって、
前記軟Ｘ線レーザの波長である照射波長を１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲から選択する波長選択工程と、
前記波長選択工程で選択された照射波長を有する軟Ｘ線レーザを前記表面に照射する照射工程と、を含む、
ことを特徴とする表面造形方法。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記波長選択工程では、前記パターンの細かさに応じて前記軟Ｘ線レーザの波長である照射波長を１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲から選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面造形方法。
【請求項３】
前記照射工程の前に実施される調整工程であって、前記軟Ｘ線レーザが前記表面において集光するように照射光学系を調整する調整工程を更に含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面造形方法。
【請求項４】
前記照射工程の前に実施されるパルス幅選択工程であって、前記軟Ｘ線レーザのパルス幅を１０×１０
－１５
秒以上１０×１０
－１２
秒以下の範囲内において選択するパルス幅選択工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面造形方法。
【請求項５】
酸化アルミニウム及び酸化チタンの少なくとも何れかにより表面が構成されたターゲットに対してパルス状の軟Ｘ線レーザを照射することによって、前記表面にパターンを造形する表面造形装置であって、
前記軟Ｘ線レーザの波長である照射波長を１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲から選択する波長選択部と、
前記波長選択部によって選択された照射波長を有する軟Ｘ線レーザを前記表面に照射する照射光学系と、を備えている、
ことを特徴とする表面造形装置。
【請求項６】
前記波長選択部は、前記パターンの細かさに応じて前記軟Ｘ線レーザの波長である照射波長を１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲から選択する、
ことを特徴とする請求項５に記載の表面造形装置。
【請求項７】
前記軟Ｘ線レーザが前記表面において集光するように前記照射光学系を調整する調整部を更に含む、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の表面造形装置。
【請求項８】
前記軟Ｘ線レーザのパルス幅を１０×１０
－１５
秒以上１０×１０
－１２
秒以下の範囲内において選択するパルス幅選択部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の表面造形装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線レーザを用いてターゲットの表面にパターンを造形する表面造形方法及び表面造形装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
様々なレーザ光をターゲットの表面に照射することによって、当該表面にパターンを造形する表面造形技術が知られている。これらの表面造形技術は、レーザ加工とも呼ばれている。
【０００３】
レーザ加工において用いられるレーザ光の波長は、さまざまである。レーザ加工に広く用いられているレーザ光は、例えば、赤外線、可視光線、及び紫外線である。レーザ光の波長は、ターゲットの表面を構成する材料や、パターンの細かさなどに応じて選択される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
T.-H. Dinh et al., Communication Physics 2, 150 (2019).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形されるパターンの細かさを左右する一要因として、照射するレーザ光のスポット径が挙げられる。光のスポット径は、可能な限り合焦した場合であっても、その光の波長程度までしか絞れないことが知られている。したがって、レーザ加工において細かいパターンを造形する場合には、より短い波長を有するレーザ光を用いることが好ましい。
【０００６】
例えば、非特許文献１には、紫外線よりも波長が短い軟Ｘ線レーザを用いた表面造形技術が記載されている。
【０００７】
この表面造形技術では、ターゲットとしてシリコンを用い、波長が１０．３ｎｍである軟Ｘ線レーザをターゲットの表面に照射することにより、深さがナノメートル（２ｎｍ／ショット）の凹みを表面に造形している。例えば、２ｎｍ／ショットの凹みを再現性よく造形することが可能であるということは、軟Ｘ線レーザのショット数を適宜定めることによって、２ｎｍの精度で造形する凹みの深さを制御可能であることを意味する。
【０００８】
その一方で、深さが上述したナノメートルオーダーよりも浅いサブナノメートルオーダー（オングストロームオーダーとも呼ばれる）である凹みを、表面に造形する表面造形技術も求められている。この表面造形技術を実現することにより、サブナノメートルオーダーの精度で造形する凹みの深さを制御することができる。深さをサブナノメートルオーダーで制御された凹みを表面に造形できる表面造形技術は、例えば、微量流路、精密鋳型や電子回路などの形成に適用することができる。
【０００９】
本発明の一態様は、１ショット当たりの深さがサブナノメートルオーダーである凹みを表面に造形可能な表面造形技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る表面造形方法は、酸化アルミニウム及び酸化チタンの少なくとも何れかにより表面が構成されたターゲットに対してパルス状の軟Ｘ線レーザを照射することによって、前記表面にパターンを造形する表面造形方法であって、前記軟Ｘ線レーザの波長である照射波長を１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲から選択する波長選択工程と、前記波長選択工程で選択された照射波長を有する軟Ｘ線レーザを前記表面に照射する照射工程と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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